随着国内Golang的火爆，phper的生存压力越来越大，在一次内部技术讨论中，gopher甚至提出，要什么php，写php的全部开掉，唉，码农何苦为难码农。

本文试图寻找一种有效实践，减少php web程序和golang之间的性能差距，摆脱php在公司往后只能写管理后台的悲惨命运。

做优化的思路

1、了解php语言特性

2、了解php的执行过程

3、压测分析性能

语言特性

PHP被称为脚本语言或解释型语言，它没有被直接编译为机器指令，而是编译为一种中间代码的形式，无法直接在CPU上执行。 所以PHP的执行需要在进程级虚拟机上（见Virtual machine中的Process virtual machines，下文简称虚拟机）。

PHP语言，包括其他的解释型语言，其实是一个跨平台的被设计用来执行抽象指令的程序。PHP主要用于解决WEB开发相关的问题。

诸如Java, Python, C#, Ruby, Pascal, Lua, Perl, Javascript等编程语言所编写的程序，都需要在虚拟机上执行。虚拟机可以通过JIT编译技术将一部分虚拟机指令编译为机器指令以提高性能。PHP未来有可能加入JIT支持。

使用解释型语言的优点：

• 代码编写简单，能够快速开发
• 自动的内存管理
• 抽象的数据类型，程序可移植性高

缺点：

• 无法直接地进行内存管理和使用进程资源
• 比编译为机器指令的语言速度慢：通常需要更多的CPU周期来完成相同的任务（JIT试图缩小差距，但永远不能完全消除）
• 抽象了太多东西，以至于当程序出问题时，许多程序员难以解释其根本原因

PHP的生命周期

Zend虚拟机分为两大部分：

• 编译：将PHP代码转换为虚拟机指令（OPCode）
• 执行：执行生成的虚拟机指令

zend执行过程

解释型语言性能问题也就是因为每次执行脚本，上述过程都会重复执行。因此，也就出现了APC， xcache， eAccelerator等缓存，不过现在官方主推的是opcache

什么是opcode缓存

当解释器完成对脚本代码的分析后，便将它们生成可以直接运行的中间代码，也称为操作码（Operate Code，opcode）。Opcode cache的目地是避免重复编译，减少CPU和内存开销。如果动态内容的性能瓶颈不在于CPU和内存，而在于I/O操作，比如数据库查询带来的磁盘I/O 开销，那么opcode cache的性能提升是非常有限的。也就是opcode cache能带来CPU和内存开销的降低

APC， xcache， eAccelerator,opcache 使用共享内存进行存储，并且可以直接从中执行文件，而不用在执行前“反序列化”代码

 PHP-FPM的生命周期

模块初始化（master）

请求初始化 （worker）

执行脚本（worker）

请求关闭（worker）

模块关闭（master关闭）

由以上我们可以看到 php的优化思路：1、使用opcache去掉php生命周期的词法分析、语法分析、opcode生成环节  2、提升zend虚拟机性能 3、减少worker每次请求初始化的消耗

我们作为web开发者还能做什么优化呢？ 

1、使用轻量级框架

2、引入协程，解决多进程的调度消耗问题，解决IO阻塞问题

性能实验 

几种框架比较压测

首先使用php内置web server做个测试 

四核16G内存虚拟机，golang使用4个核，php使用单核

p.p1 { margin: 0; font: 14px Menlo; background-color: rgba(207, 245, 214, 1) }
span.s1 { font-variant-ligatures: no-common-ligatures }

/usr/local/php-7.0.11/bin/php -S 10.20.1.12:8000 router.php -c php.ini

php.ini:

[opcache]
zend_extension = opcache.so
opcache.memory_consumption=128
opcache.interned_strings_buffer=8
opcache.max_accelerated_files=400000
opcache.revalidate_freq=600
opcache.validate_timestamps=0
opcache.fast_shutdown=1
opcache.enable_cli=1
opcache.enable=1
[vld]
extension=vld.so

router.php

<?php
echo \'{"errno":0,"errmsg":"success","data":"e"}\';

siege -c 100 -r 10000 “http://10.20.1.12:8000/” -b

压测结果：

可以认为 php的虚拟机执行效率是可以的 ，使用golang的原生http模块echo helloworld 在24000 trans/sec 。

php的cpu利用率在100%，golang的利用率在 200% (设置了 runtime.GOMAXPROCS(4) 并没达到400%)

使用php-fpm方式挂载到nginx中去访问，直接请求index.php 并echo结果 trans: 7300 trans/sec

使用yaf controller方式 ，trans：5000 trans/sec , 损失了 32%的性能 ，略微尴尬

zan framework 3570 trans/sec

swoole！几年前测试，性能很不怎么样，如今，php7+swoole  25000 trans/sec  跟golang毫不逊色啊 ！

dev压测

dev02启动一个qps 2w+的curl接口

dev03 4核16G机器，分别跑yaf 、golang、es(EasySwoole，之后换成yaf+swoole，性能差不多)、lua ，执行空接口、访问11的redis、访问dev02的curl接口

yaf 开启opcode，使用线上dynamic php-fpm配置，

 es worker数设置为40（测试4核 40最佳）

线上压测

当CPU提升到8核？

eris3v 压测 eris6v 的 yaf接口（access_log off ,减小写日志影响）

1、空接口
 siege -c 200 -r 4000 “10.110.18.72:8360/main/example” -b -q
Transaction rate:    20356.23 trans/sec

2、curl一次( lib httprequest写log)
siege -c 200 -r 4000 “10.110.18.72:8360/main/curl” -b -q
Transaction rate:    7560.01 trans/sec
 
3、curl一次( lib httprequest不写log)
siege -c 200 -r 4000 “10.110.18.72:8360/main/curl” -b -q
Transaction rate:    13807.39 trans/sec

4、读一次redis( zscore)
siege -c 200 -r 4000 “10.110.18.72:8360/member/in?rid=30510982&groupid=10000” -b -q
Transaction rate:    11677.13 trans/sec

5、读两次redis,  把测试3的逻辑在controller中执行两次
siege -c 200 -r 4000 “10.110.18.72:8360/member/in?rid=30510982&groupid=10000” -b -q
Transaction rate:    8463.79 trans/sec

线上环境压测发现，8核16G机器下，yaf+php-fpm的性能有大幅提升，空接口可以跑满8个核，如果不经过nginx日志，性能和swoole、golang仅有10%~20%左右差距，swoole受限于master调度，无法跑满8个核，只有一个核负载100%，其他空闲较大（多开master？使用层面暂时无法解决）。siege 不开启 -q quiet模式，在使用vpn或wifi情况下，有可能因为压测机到本机的同步output速度，影响压测结果，建议关闭。

性能分析

实验

问题简单化一下，我们测试一下在dev环境只有一个worker 只能利用单核情况下 原生php-fpm、php-fpm+yaf路由、 swoole+yaf的空跑接口性能差异（需要开启opcache）。

1、新建yaf项目 

2、 使用 https://github.com/LinkedDestiny/swoole-yaf新建swoole+yaf项目，使用yaf作为路由

其中 yaf项目 可更改 src/public/index.php   只echo “hello world” ，不启动yaf 作为测试1 ，启动yaf 执行MainController中的exampleAction作为测试2，swoole+yaf项目作为测试3

siege -c 300 -r 3000  “10.20.1.13/Main/example” -b -q 

分析

分别执行一次请求，使用strace 分别跟踪master和worker执行,  

sudo strace -p 5450 -s 10000 -T  ，具体调用操作见附录

1) php-fpm

worker执行了24次系统调用 ，master没有操作，只是监控worker状态及重启

worker工作周期：

accept收到请求

1、fcgi_accept_request()  解析请求  fcgi_read_request() -> safe_read() ，调用了5次系统调用read() 才完成了fastcgi协议的解析

然后进入获取请求信息阶段，将请求的method、query string、request uri等信息保存worker进程的fpm_scoreboard_proc_s结构中

2、php_request_startup() 请求初始化

3、php_execute_script() 进入FPM_REQUEST_EXECUTING阶段，完成php脚本编译，执行操作 ，这个阶段虽然有opcache（已经对文件执行了open操作）仍然会做 getcwd chdir stat等系统操作去查找文件，然后执行 zend_execute_scripts ( zend_execute(op_array, retval);  ) , write 出结果

4、php_request_shutdown()   shutdown recvfrom 从主进程接收两次响应包， close  req文件描述符 ，这又是四次系统调用

重新等待下次请求

2）yaf

执行了38次系统调用, 24次是和fpm相同的 ，会额外stat open一次 app.ini文件，stat  Bootstrap.php、 include文件和controller文件，并做内存页映射操作

3) swoole+yaf

只执行了5次系统调用,发挥了常驻进程的优势， 其他系统调用在初始化时即完成，之后的请求只需要master accept 和epoll出请求， worker read ，在用户态处理后 sendto master即可完成，很简洁。

master

worker

结论

swoole+yaf因为是常驻进程，初始化只需要一次，在系统调用层面消耗非常少，单worker进程性能就非常强悍，但在多核多进程模型下，yaf和php-fpm又能依托多核硬件，追平性能差异，所以在机器预算有限情况下，比如1～4核，使用swoole+yaf ，相比yaf能大幅提升性能。在大部分web高性能接口场景，使用yaf或swoole就能够满足性能要求，且开发效率很高，并不必须要用golang。对于需要多线程、异步、长连接或者中间件、可靠分布式存储服务的场景还是选择golang比较靠谱，用swoole也有学习成本，不如只是用它最稳定成熟的地方。